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Phosphors for Energy Saving
and Conversion Technology
Phosphors for Energy Saving
and Conversion Technology
Vijay B. Pawade and Sanjay J. Dhoble

CRC Press
Taylor & Francis Group
6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300
Boca Raton, FL 33487-2742
© 2019 by Taylor & Francis Group, LLC

CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business
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Printed on acid-free paper
International Standard Book Number-13: 978-1-138-59817-1 (Hardback)
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Library of Congress Cataloging‑in‑Publication Data
Names: Pawade, Vijay B., author. | Dhoble, Sanjay J., 1967- author.
Title: Phosphors for energy saving and conversion technology / Vijay B.
Pawade and Sanjay J. Dhoble.
Description: First edition. | Boca Raton, FL : CRC Press/Taylor & Francis
Group, 2018. | “A CRC title, part of the Taylor & Francis imprint, a
member of the Taylor & Francis Group, the academic division of T&F Informa
plc.” | Includes bibliographical references and index.
Identifiers: LCCN 2018014016| ISBN 9781138598171 (hardback : acid-free paper)
| ISBN 9780429486524 (ebook)
Subjects: LCSH: Electroluminescent devices--Materials. | Solar
cells--Materials. | Phosphors.
Classification: LCC TK7871.68 .P39 2018 | DDC 621.32--dc23
LC record available at https://lccn.loc.gov/2018014016
Visit the Taylor & Francis Web site at

http://www.taylorandfrancis.com
and the CRC Press Web site at

http://www.crcpress.com
Contents
Preface.......................................................................................................................xi
About the Authors............................................................................................... xiii
Part I Fundamentals of Atoms and Semiconductors
1 Short Review of Atomic and Semiconductor Theory..............................3

1.1 Atomic Theory........................................................................................3
1.1.1 Short Overview of Atomic Model and Theory.....................4
1.1.1.1 Dalton’s Atomic Theory............................................4
1.1.1.2 Rutherford Model......................................................4
1.1.1.3 Bohr Model................................................................. 5
1.1.1.4 Sommerfeld’s Atomic Model...................................7
1.1.1.5 Free Electron Model.................................................. 8
1.2 Basics of Semiconductors......................................................................9
1.2.1 Properties of Semiconductors............................................... 10
1.2.1.1 Electrical Properties................................................ 11
1.2.1.2 Optical Properties................................................... 14
1.2.2 Energy Bands in Semiconductors......................................... 16
1.2.3 Effect of Temperature on Materials...................................... 18
1.2.3.1 Insulators.................................................................. 18
1.2.3.2 Semiconductors....................................................... 18
1.2.3.3 Conductors............................................................... 18
1.2.3.4 Mobility.................................................................... 19
1.2.3.5 Carrier Concentration............................................. 19
1.2.3.6 Conductivity............................................................ 20
1.2.4 Hole Current............................................................................ 21
1.2.5 Types of Semiconductor.........................................................22
1.2.5.1 Intrinsic Semiconductor.........................................22
1.2.5.2 Extrinsic Semiconductor........................................ 23
1.2.6 Wide Band Gap Semiconductor............................................ 25
1.3 Germanium and Silicon Atoms......................................................... 27
1.3.1 Germanium (Ge)..................................................................... 27
1.3.2 Silicon (Si)................................................................................. 27
1.3.2.1 Amorphous Silicon................................................. 28
1.3.2.2 Polycrystalline Silicon............................................ 28
1.3.2.3 Monocrystalline Silicon.......................................... 28
1.4 Solar Energy and Solar Cells.............................................................. 29
1.4.1 Types of Solar Cell.................................................................. 29
1.4.2 Basics of Solar Cells................................................................ 30
v
vi Contents
1.4.2.1 Construction and Operation..................................30

1.4.2.2 Loss Mechanisms.................................................... 31
1.5 PV Solar Cells....................................................................................... 32
1.5.1 I-V Characterization of PV-Solar Cells................................. 33
1.5.1.1 Short-Circuit Current (ISC)...................................... 36
1.5.1.2 Open-Circuit Voltage (VOC).................................... 36
1.5.1.3 Maximum Power (Pmax).......................................... 36
1.5.1.4 Fill Factor (FF).......................................................... 36
1.5.1.5 Efficiency (η)............................................................. 37
1.5.1.6 Temperature Measurement Considerations........ 38
1.5.1.7 I-V Curves for Modules.......................................... 38
1.5.2 Advantages of Si Solar Cells.................................................. 38
References........................................................................................................ 39
Part II Phosphors—An Overview
2 Introduction to Phosphors, Rare Earths, Properties and

Applications.................................................................................................... 45
2.1 Phosphors.............................................................................................. 45
2.1.1 Luminescence.......................................................................... 46
2.1.2 Mechanism of Luminescence................................................ 47
2.1.3 Classification of Luminescence............................................. 50
2.2 Rare Earth Ions..................................................................................... 50
2.3 Transitions in Rare Earth Ions...........................................................54
2.3.1 Allowed Transitions...............................................................54
2.3.2 Forbidden Transitions............................................................ 55
2.4 Selection Rules...................................................................................... 56
2.4.1 Laporte Selection Rule........................................................... 56
2.4.2 Spin Selection Rule................................................................. 56
2.4.3 Selection Rule for the Total Quantum Number J............... 57
2.5 Nature of Bands .................................................................................. 58
2.5.1 Sharp Bands............................................................................. 58
2.5.2 Broad Bands............................................................................. 59
2.5.3 Charge Transfer Bands........................................................... 59
2.6 Photoluminescence Excitation (PLE) and Emission
Characteristics of Rare Earth Ions..................................................... 60
2.6.1 Eu3+............................................................................................ 60
2.6.2 Sm3+........................................................................................... 61
2.6.3 Pr3+............................................................................................. 62
2.6.4 Tb3+............................................................................................ 62
2.6.5 Nd3+...........................................................................................63
2.6.6 Er3+.............................................................................................63
2.6.7 Yb3+ ...........................................................................................64
Contents vii
2.6.8 Ho3+...........................................................................................64
2.6.9 Tm3+...........................................................................................65
2.7 Energy Transfer in Rare Earth Ions................................................... 66
2.7.1 Theory of Energy Transfer.................................................... 67
2.7.2 Excitation by Energy Transfer............................................... 70
2.8 Photoluminescence.............................................................................. 71
2.8.1 Rare Earth–Activated Phosphor........................................... 71
2.9 Classification of Materials................................................................... 72
2.9.1 Metals....................................................................................... 72
2.9.2 Ceramics................................................................................... 73
2.9.3 Polymers................................................................................... 73
2.9.4 Composites............................................................................... 74
2.9.5 Twenty-First-Century Materials........................................... 75
2.9.5.1 Smart Materials....................................................... 75
2.9.5.2 Nanomaterials......................................................... 76
2.10 Applications of Phosphors..................................................................77
2.10.1 Fluorescent Lamps..................................................................77
2.10.2 Light-Emitting Diodes (LEDs).............................................. 78
2.10.3 Flat Panel Displays (FPDs)..................................................... 79
2.10.4 Cathode Ray Tubes (CRTs).....................................................80
2.10.5 PV Technology........................................................................ 81
2.10.6 Upconversion Phosphor......................................................... 81
2.10.7 Downconversion Phosphor................................................... 82
2.11 Types of Host Material........................................................................83
2.11.1 Tungstates................................................................................83
2.11.2 Vanadates.................................................................................84
2.11.3 Oxides....................................................................................... 85
2.11.4 Perovskites............................................................................... 85
2.11.5 Aluminates.............................................................................. 86
2.11.6 Borates...................................................................................... 87
2.11.7 Silicates..................................................................................... 88
2.11.8 Aluminosilicates..................................................................... 89
2.11.9 Fluorides................................................................................... 91
2.11.10 Nitrides..................................................................................... 91
2.12 Other Materials for LED Applications.............................................. 92
2.12.1 Organic LEDs.......................................................................... 92
2.12.2 Polymer LEDs.......................................................................... 93
2.12.3 Quantum Dots for LEDs........................................................ 93
References........................................................................................................ 94
3 Synthesis and Characterization of Phosphors....................................... 105

3.1 Synthesis of Phosphor Materials...................................................... 105
3.1.1 Solid-State Method............................................................... 105
3.1.2 Sol-Gel Method..................................................................... 106
3.1.3 Combustion Method............................................................ 107
viii Contents
3.1.3.1 Advantages of Combustion Method.................. 108

3.1.4 Precipitation Method............................................................ 108
3.2 Characterization of Phosphors......................................................... 109
3.2.1 X-Ray Diffraction (XRD) ..................................................... 109
3.2.2 Scanning Electron Microscopy (SEM)............................... 110
3.2.2.1 Fundamental Principles of SEM.......................... 111
3.2.3 Transmission Electron Microscopy (TEM)........................ 112
3.2.3.1 Construction and Operation................................ 113
3.2.4 High-Resolution Transmission Electron Microscopy...... 115
3.2.5 Fluorescence Spectrophotometry....................................... 116
3.2.5.1 Mechanism of the Spectrofluorophotometer.......117
3.2.6 Decay Time Measurement................................................... 119
3.2.6.1 Operating Principle............................................... 119
3.2.7 Diffuse Reflectance Method................................................ 121
3.2.7.1 Operation................................................................ 121
3.2.7.2 DRS Study of Phosphors...................................... 123
3.2.7.3 Photon Energy....................................................... 123
References...................................................................................................... 125
Part III Roles of Phosphors
4 Phosphors for Light-Emitting Diodes..................................................... 129

4.1 Origins of Light-Emitting Diodes.................................................... 129
4.1.1 Principle and Operation....................................................... 130
4.1.2 Light Emitting Diode Colors............................................... 131
4.1.3 Types of Light-Emitting Diode........................................... 133
4.1.4 Operation of LEDs................................................................ 133
4.1.5 I-V Characteristics of LEDs.................................................. 135
4.2 Semiconductor Materials for LEDs.................................................. 136
4.2.1 Indium Gallium Nitride....................................................... 136
4.2.2 Aluminum Gallium Indium Phosphide............................ 137
4.2.3 Aluminum Gallium Arsenide............................................ 137
4.2.4 Gallium Phosphide............................................................... 138
4.3 Types of Phosphor.............................................................................. 138
4.3.1 Blue Phosphor........................................................................ 138
4.3.2 Red Phosphors ...................................................................... 139
4.3.3 Green Phosphors................................................................... 140
4.3.4 Yellow Phosphors.................................................................. 141
4.4 Fabrication of White LEDs (WLEDs)............................................... 142
4.4.1 Method 1: RGB Method........................................................ 143
4.4.2 Method 2: UV LED + Yellow Phosphor/RGB Phosphor......144
4.5 Special Features of LEDs................................................................... 146
4.5.1 Challenges.............................................................................. 146
Contents ix
4.5.1.1 Phosphor with Good CRI..................................... 146

4.5.1.2 Search for Novel Red Phosphors........................ 147
4.5.1.3 Luminous Flux...................................................... 147
4.5.1.4 Thermal Stability................................................... 148
4.5.1.5 Environmental and Humidity Effects................ 148
4.5.2 Bioluminescent Materials for LEDs: A New Approach......149
4.5.3 Advantages of LEDs............................................................. 150
References...................................................................................................... 151
5 Phosphors for Photovoltaic Technology................................................. 155

5.1 Role of Rare Earth Phosphors in Photovoltaic Solar Cells........... 155
5.2 Types of Phosphor.............................................................................. 157
5.2.1 Upconversion Phosphors..................................................... 158
5.2.1.1 Some Reported Upconversion Phosphors......... 158
5.2.2 Downconversion Phosphor................................................. 166
5.2.2.1 Some Reported Work............................................ 167
5.3 Recent Developments in PV Technology........................................ 176
5.3.1 First Generation of Photovoltaics........................................ 176
5.3.2 Second Generation of Photovoltaics................................... 177
5.3.3 Third Generation of Photovoltaics..................................... 178
References...................................................................................................... 179
Part IV Efficient and Eco-Friendly Technology
6 Photovoltaic Cell Response and Other Solar Cell Materials............. 187

6.1 Solar Photovoltaic Technology......................................................... 187
6.1.1 Efficiency of Si-Solar Cells................................................... 188
6.1.2 Efficiency with Coating of Upconversion/
Downconversion (UC/DC) Phosphor Layer..................... 190
6.2 Some Reported Work......................................................................... 193
6.3 Types of Solar Cell............................................................................. 194
6.3.1 Organic Solar Cell................................................................. 194
6.3.2 Perovskite Solar Cell ............................................................ 197
6.3.3 CdTe/CdS Solar Cell............................................................. 199
6.4 List of Solar Cell Materials............................................................... 200
6.5 Summary and Present Scenario of Crystalline Silicon Cells....... 200
References...................................................................................................... 201
7 Phosphors for Environmentally Friendly Technology........................ 207

7.1 Introduction........................................................................................ 207
7.1.1 Types of Renewable Energy Sources.................................. 209
7.1.1.1 Solar Energy........................................................... 209
7.1.1.2 Wind Energy.......................................................... 210
x Contents
7.1.1.3 Geothermal Energy............................................... 211

7.1.1.4 Hydroelectric Energy............................................ 212
7.1.1.5 Biomass Energy..................................................... 213
7.2 Advantages of Phosphors................................................................. 214
7.2.1 Need for Energy-Saving Technology................................. 214
7.2.1.1 Solid-State Lighting (SSL) Technology............... 214
7.2.1.2 Environmental and Health Impacts of SSL....... 217
7.2.2 Energy Conversion Technology.......................................... 218
7.2.2.1 Si Solar Cell Technology....................................... 218
7.2.2.2 Scope and Advantages of Crystalline
Silicon (c-Si) Solar Cells........................................ 220
7.2.3 Photocatalysts for Wastewater Treatment......................... 221
7.3 Clean Technology: An Economics of Sustainable
Development.......................................................................................223
7.3.1 Advances in Urban Life....................................................... 224
7.3.2 LEDs and Photovoltaics: A Better Alternative in the
21st Century...........................................................................225
7.3.3 Main Goals of Development...............................................225
References...................................................................................................... 226
Index...................................................................................................................... 229
Preface
Over the past few years, many universities and colleges have introduced
undergraduate and postgraduate courses on green and renewable energy
sources and the need for sustainable development considering the adverse
effect of globalization on human health and the environment. Therefore,
to sustain the environment for the betterment of mankind, it is essential to
adopt the concept of “Go green.” Currently, this area is gaining more impor-
tance and attracting students and researchers due to its necessity in the
21st century. This book provides basic knowledge about the advantages of
phosphors in energy saving and conversion devices and the scope of envi-
ronmentally friendly technology to save energy and the environment. This
book is very useful in finding alternative renewable and sustainable energy
sources to replace the existing fossil fuel–based polluting technology used
in energy generation. The use of clean and environmentally friendly tech-
nology really helps to reduce the level of harmful pollutants and green-
house gases in the environment and to save our lovely planet. This textbook
is divided into four parts: the first introduces the fundamentals of atoms
and semiconductors, the second deals with an overview of phosphors, the
third introduces the scope of phosphors in the development of light-emit-
ting diodes and photovoltaic technology, and the last gives a brief account
of the role of energy-efficient technology in sustainable development. Based
on these four different parts, the book is further divided into seven chap-
ters. All the chapters were written in a sequential manner and linked to
each other for better understanding. The student is encouraged to expand
on the topics discussed in the book by reading the references provided at
the end of each chapter. Each chapter is written in such a way as to fit the
background of renewable and sustainable energy sources and clean tech-
nology. The content given in this book can be covered in the undergraduate
and postgraduate syllabi of different courses.
Finally, we are grateful to the researchers and publishers who have permit-
ted and provided data wherever necessary to enhance the depth of the book.
xi
About the Authors
Dr. Vijay B. Pawade is an assistant professor in the Applied Physics

Department, Laxminarayan Institute of Technology, R.T.M. Nagpur
University, Nagpur, India. He obtained his MSc (Physics) in 2008 (specializing
in condensed matter physics and materials science) and his PhD (Materials
Science) in 2012 from Nagpur University. He has seven years of teaching
experience in engineering physics and five years of research experience
in the study of optical properties of novel rare earth–doped oxides–based
phosphor materials and their application in solid-state lighting technol-
ogy. He has published 27 research papers in refereed international journals
and more than 20 papers presented at conferences. Also, he has contributed
four book chapters as a co-author on the characterization of nanomaterials,
their engineering applications in energy industries, and their future per-
spective in the development of environmentally friendly energy sources in
“Nanomaterials for Green Energy” an edited book published by Elsevier. Now,
his research is focusing on the development of lanthanide-based inorganic
materials, which find potential applications as multifunctional materials for
energy saving solid-state lighting and energy conversion materials for pho-
tovoltaic technology. He is the editor of the book entitled Nanomaterials for
Green Energy, published by Elsevier. He is also a reviewer of many interna-
tional peer-reviewed journals published by Elsevier, Wiley, Taylor & Francis,
the American Chemical Society, and the Royal Society of Chemistry.
Dr. Sanjay J. Dhoble is a professor in the Department of Physics, R.T.M.

Nagpur University, Nagpur, India. He obtained his MSc (Physics) in 1988
from Rani Durgavati University, Jabalpur, India, and his PhD in Solid State
Physics from Nagpur University, in 1992. He has 27 years of teaching experi-
ence and more than 30 years of research experience in the area of lumines-
cent materials and their applications. He has published 570 research papers
in international and national journals and has registered two patents. Also,
he is the co-author of two international books: Principles and Applications of
Organic Light Emitting Diodes (OLEDs), published by Elsevier, and Phosphate
Phosphors for Solid-State Lighting, published by Springer. He has visited Asian
and European countries for research and education purposes. He has suc-
cessfully supervised 42 PhD students. He is a co-author of 23 books/chap-
ters. He is also an editor of the book entitled Nanomaterials for Green Energy,
published by Elsevier, and has reviewed many international peer-reviewed
papers published by Elsevier, Wiley, Springer, Taylor & Francis, the American
Chemical Society, and the Royal Society of Chemistry. Currently, he is an
editor of the journal Luminescence, published by Wiley.
xiii
Part I
Fundamentals of Atoms
and Semiconductors
1
Short Review of Atomic and
Semiconductor Theory
1.1 Atomic Theory
In the sciences, especially chemistry, physics, materials science, and elec-
tronics, atomic theory is a scientific theory that provides basic knowledge
about matter, which is composed of tiny units called atoms.
This section gives a short description of the atom. We know that the atom
may be considered as the smallest unit of matter that can have different
chemical and physical properties [1]. Matter is composed of atoms and mol-
ecules. It has four different states: solid, liquid, gas, and plasma, which is
the fourth state of matter and consists of neutral and ionized atoms. The
typical size of an atom is very small, approximately 100 pm [2, 3]. The atom
has no definite size or boundaries, but there are different ways to define the
size of an atom. The behavior of a small atom is well understood using the
concepts of classical physics. Quantum theory has played an important role
in the development of atomic theory and models, and it is also applicable to
exploring and predicting the nature of an atom. In basic science, the word
atom is a philosophical concept from ancient Greece, and it was discovered
in the nineteenth century in the field of modern chemistry that matter is
indeed composed of atoms. Chemists used the word atom in connection with
the study of new chemical elements. Later, in the twentieth century, various
experiments were carried out based on electromagnetism and radioactiv-
ity, for example. Physicists explained that an atom is nothing but a combi-
nation of various subatomic particles, which can exist separately from each
other. The atomic structure consists of a nucleus at the center, formed by the
combination of protons and neutrons, also called nucleons, bonded with one
or more electrons around the nucleus of the atom. According to the litera-
ture, the nucleus makes up 99.94% of the mass of an atom. Protons, which
lie inside the nucleus, carry a positive charge, and electrons have a negative
charge, such that the atom is electrically neutral. Atoms can be attached to
each other by chemical bonds to form a compound. The ability for an atom
to associate or dissociate is responsible for the physical changes observed in
nature, so it is directly linked with the branch of chemistry.
3
4 Phosphors for Energy Saving and Conversion Technology
1.1.1 Short Overview of Atomic Model and Theory

1.1.1.1 Dalton’s Atomic Theory
The existence of atoms was first suggested by Democritus, but it took almost
two millennia to explain it. However, it gained a foothold with the assump-
tion of an atom as a fundamental object, explained by John Dalton (1766–1844).
Two decades later, Dalton’s theory came into existence during the devel-
opment of modern chemistry. Dalton carried out a most important investi-
gation into the theory of atoms based on chemistry. Hence, the theory was
named after Dalton, but its origin was not fully understood [4]. This theory
was proposed when Dalton was researching ethylene, methane and analyz-
ing nitrous oxide and NO2 under the direction of Thomas Thomson [5, 6].
After that he explained the law of multiple proportions based on the idea
that the interactions of atoms consist of a chemical combination of definite
and characteristic weight [7]. So, while during the study of the properties
of atmospheric gases an idea of the atom was in Dalton’s mind, it was noth-
ing more than a simple physical concept. He published his idea in 1805. He
asked: “Why does not water admit its bulk of every kind of gas alike? This
question I have duly considered and though I am not able to satisfy myself
completely I am nearly persuaded that the circumstance depends on the
weight and number of the ultimate particles of the several gases.” Some of
the important points discussed by Dalton are as follows:
1. An element is made up of extremely small particles called atoms.

2. They are identical in mass, size, and properties. Also, an atom of
a different element has different mass, size, and properties.
3. An atom can be neither created nor destroyed.
4. Chemical compounds are formed by the combination of atoms of
different elements.
5. Atoms can be combined, separated or rearranged using a chemical
reaction.
1.1.1.2 Rutherford Model
This model was discovered by Ernest Rutherford in 1909. He concluded that
the plum pudding model of the atom discovered by J. J. Thomson was not
correct. Thus, in 1911, Rutherford worked on the Thomson model [8], and
with the help of a gold foil experiment, stated that the atom has a small and
heavy nucleus. Later, he designed an experiment in which he used α-particles
emitted from a radioactive substance as a probe to investigate the unseen
atomic structure. According to this experiment, he predicted that if the beam
of emitted α-particles was bombarded and passed in a straight line through
the gold foil, then the Thomson model would be correct. But it was found
that although most of the radioactive α-rays passed through the gold foil,
Short Review of Atomic and Semiconductor Theory 5
some of the rays were deflected. Therefore, to give an interpretation of the

unexpected experimental result, Rutherford applied his own physical model
to the study of the subatomic structure of an atom. In this model, the atom is
made up of a central charged nucleus surrounded by an orbiting electron [9].
Rutherford’s model deals with charge and the atomic mass of an atom within
a very small core but says nothing about the structure of the remaining elec-
tron and atomic mass.
The key points of Rutherford’s model are as follows:
• An electron moving around the nucleus does not influence the scat-
tering of α particles.
• In many atoms, the positive charge is situated at the center of the
atom in a relatively small volume called a nucleus. The magnitude of
charge and mass are proportional to each other. Therefore, the con-
centrated central mass and charge of an atom cause the deflection of
α and β particles.
• Elements of high atomic mass do not deflect high-speed α particles,
which carry high momentum compared with electrons.
• The nucleus is about 105 times smaller than the diameter of the atom.
This is like putting a grain of sand in the center of a football [10, 11].
1.1.1.3 Bohr Model
In atomic theory, the Rutherford–Bohr model, also called the Bohr atomic model,
was discovered in 1913. Bohr predicted that the atom has a small, positively
charged nucleus and the electrons travel in a circular orbit around it, similarly
to a solar system. This is due to the presence of electrostatic and gravitational
forces of attraction. The Rutherford model was further improved using the
quantum physical interpretation of the atom. The modern mechanical model
of the atom has been developed following the Bohr atomic model. According to
the laws of mechanics, an electron revolving around the nucleus should release
electromagnetic radiation, and due to loss of energy from the electron, finally, it
will spiral inward toward the nucleus. Hence, as the orbit becomes smaller and
faster, the frequency of radiation should increase with the emission of radiation.
Therefore, it would release continuous electromagnetic radiation. However, in
the nineteenth century, an experiment was performed with electric discharge
showing that atoms emit electromagnetic radiation at certain frequencies.
Therefore in 1913, Bohr proposed a different model, known as Bohr’s model,
to overcome the drawbacks of atomic theory.
Bohr proposed that electrons have classical motion:
1. An electron moves around the nucleus in a circular orbit.

2. An electron has a stationary and stable orbit, without radiating elec-
tromagnetic radiation according to its distance from the nucleus [12].
Each orbit has fixed energy, called the energy level of an atom. In
this case, the acceleration of the electron does not emit radiation, but
the energy loss of an electron results from classical electromagnetic
radiation.
3. Therefore, an electron in an atom can lose or gain energy when it
jumps from a lower to a higher orbit by absorbing or emitting radia-
tion of certain frequencies.
Some key points based on this model are:
1. On the basis of Einstein’s theory of photoelectric effect, Bohr’s model

assumes that during a quantum jump or transition of an atom from
one orbit to another, a discrete amount of energy is radiated through
it. Therefore, the quantization of the field was discussed on the basis
of the discrete energy level of an atom, but Bohr was unable to con-
firm the existence of photons.
2. Also, Bohr used Maxwell’s theory of electromagnetic radiation,
according to which the frequency of radiation is equal to the rota-
tional frequency of the electron moving in an orbit, and its harmon-
ics path is an integer multiple of the frequency of an atom. This is
obtained from the quantum jump of an electron from one orbit to
another on the basis of Bohr’s model. These jumps involve the fre-
quency of Kth harmonics in the nth orbit of the electron. For large
values of n, the two orbits have nearly the same rotational frequency
during the emission process, but the classical orbital frequency of
an atom is not clear, whereas for a small quantum number, the fre-
quency does not have a clear classical interpretation. This gives the
origin of the correspondence principle, which indicates the require-
ment of quantum theory in agreement with the classical theory of an
atom, which is limited to large n.
3. The Bohr–Kramers–Slater theory violates the law of conservation of
energy and momentum during the quantum jump and also it failed
to extend the Bohr model
According to Bohr’s quantization condition, the angular momentum of an

electron is an integer multiple of ħ. It was modified by de Broglie in 1924 as
a standing wave condition, where the electron behaves like a wave, and the
wavelength of the orbit must fit along the circumference of an electron and
is given by
nλ = 2πr
By substituting de Broglie’s wavelength, λ = h/p, which reproduces Bohr’s

rule. In 1913, Bohr justified his rule on the basis of the correspondence
principle without giving an interpretation of the wave, in the absence of the

wave behavior of particles of matter such as the electron. Again in 1925, quan-
tum mechanics was applied to the modification of atomic theory, in which
the electrons revolving in Bohr quantized orbits were studied in detail, and
an accurate model of an electron’s motion was developed. After that, Werner
Heisenberg presented a new theory about the position and momentum of
electrons in an orbit. This theory was also based on the concept of wave
mechanics, which was discovered by Austrian physicist Erwin Schrodinger.
Schrödinger used de Broglie’s matter waves to find the solutions of a three-
dimensional wave equation. He concluded that electrons would likely move
around the nucleus of the atom just as in a hydrogen atom and would be
trapped by the positive charge present inside the nucleus.
1.1.1.4 Sommerfeld’s Atomic Model

In Bohr’s atomic model, Bohr calculated the radii and energies of electrons
moving in a stationary orbit around the nucleus; therefore, the observed val-
ues were in good agreement with the experimental values. He also studied
the spectra of the hydrogen atom.
Therefore, his theory of the atomic model was mostly accepted all over the
world. A few years later, Bohr studied the fine spectral lines of a hydrogen
atom by using high–resolving power spectroscopes, but unfortunately, he
failed to explain it. Hence, considering this failure of Bohr to explain the fine
lines of the hydrogen atom, Sommerfeld extended the Bohr study and made
some assumptions to improve the atomic theory. Sommerfeld explained that
in a stationary orbit, the electrons are not moving in a circular path around
the nucleus but travel in an elliptical path. Sommerfeld explained this as
being due to the influence of the nucleus located at the center of the atom.
The electron moves in an elliptical path around the nucleus as one of its foci,
having both a major and a minor axis of its path. During the broadening of
the electron’s orbit, these two axes are nearly equal in length, and therefore,
the electron’s path becomes circular. Here, it is also concluded that the cir-
cular path is the same as in the case of elliptical path. However, electrons
traveling in an elliptical path have angular momentum, and this must be
quantized according to the quantum theory of radiations.
Bohr denoted the angular momentum of an electron by using the equation
m = nh/2Ω, but Sommerfeld replaced n with an integer k, where the integer k
is called an azimuthal quantum number. The integers n and k are related to each
other as shown by the following:
n / k = Ratio of major to minor axis length
At increasing values of k, the path of the electron becomes more eccentric

and elliptical. And finally, at k = n, the path becomes circular. Thus, when the
electron jumps from a higher to a lower level, this jump would be different
from those proposed by Bohr, considering that there may be more than
one value of k. Thus, Sommerfeld gave a reason for the fine spectral lines
of the hydrogen-like atom, and it was shown that the frequencies of some
fine spectral lines were in good agreement with the frequencies reported
by Sommerfeld. To explain the fine structure of spectral lines, Sommerfeld
made two corrections to Bohr’s theory:
1. According to the Bohr model, the electron moves in an elliptical path

around the nucleus, considering the nucleus as one of its foci.
2. The speed of an electron varies in different parts of its elliptical
orbit. This would affect the relativistic mass of an electron moving
around the nucleus. Figure 1.1 shows the atomic model proposed by
Sommerfeld when elliptical orbits are permitted for electrons, and it
deals with two variable quantities: one corresponds to the variation
in distance between the electron and the nucleus (r), and the other
is due to the angular position of the electron moving around the
nucleus, called the azimuthal angle (φ).
The main drawbacks of Sommerfeld’s model are as follows:
1. It cannot account for the exact number of lines observed in the fine
spectra of hydrogen.
2. It is unable to define the distribution and arrangement of electrons
in atoms.
3. It fails to discuss the fine spectra of alkali metals (sodium, potas-
sium, etc.).
4. It cannot explain the Zeeman and Stark effect of an atom.
5. It is unable to provide any explanation for the intensities of hydro-
gen’s spectral lines.
1.1.1.5 Free Electron Model

This model introduces the nature of valence electrons in the structure of a
metal. In solid-state physics, Arnold Sommerfeld developed the free electron
model. During this development, he combined the Drude classical model
Electron
r
N f
FIGURE 1.1
Sommerfeld atomic model.
with Fermi–Dirac quantum statistics that is called the Drude–Sommerfeld

model. The free electron model was successfully applied to study different
properties of solids, such as electrical and thermal conductivity, temperature
dependence of the heat capacity, density of states, binding energy values,
and thermal and electron emission from bulk solids. Therefore, the nature
of free electrons moving inside the metal is similar to that of atoms or mol-
ecules present in a perfect gas. Thus, the free electrons are also called a free
electron gas, and the model is based on the free electron gas model. This gas
model is different from an ordinary gas in some respects. The free electron
gas carries a negative charge, whereas ordinary gas molecules are mostly
neutral. Also, the density of electrons in an electron gas is greater than that
of molecules in an ordinary gas. Here, the valence electrons or free electrons
are also called conduction electrons, and they obey Pauli’s exclusion principle.
Therefore, these valence electrons present inside the metal are responsible
for the conduction of electricity. Hence, the free electrons move in a uniform
electrostatic field, and the potential energy of the electrons remains constant
and is considered as zero. Therefore, the total energy of a conduction electron
is equivalent to its kinetic energy. The movement of conduction electrons is
strictly restricted within the crystal lattice and the P.E. (potential energy) of
a moving electron is less than the P.E. of an identical electron just outside
it. Therefore, the energy difference, Vo, of an electron serves as a potential
energy barrier that prevents the inner electrons from leaving the surface of
the metal. Thus, the motion of free electrons inside a metal is similar to the
motion of a free electron gas inside a potential box. Hence, the theory of free
electrons can be successfully applied to explain the various properties of
metals. The conduction electrons in a metal move randomly and do not carry
a current until an electric field is applied to the metal, which accelerates the
electrons in a preferred direction. Therefore, the electrons suffer an elastic
collision with metal during their motion, which causes a decrease in their
speed. Also, metals exhibit high electrical and thermal conductivities, and
the ratio of the electrical to thermal conductivity should remain constant for
all metals at a constant temperature. This is called the Wiedmann–Franz law.
1.2 Basics of Semiconductors
Materials that have conductivity lying between conductors and insulators
are called semiconductors. They are always in the form of crystalline or amor-
phous solids having different electrical characteristics [13]. They have high
resistance, which is higher than that of other resistive materials but much
lower than that of insulators. The resistivity of semiconductors decreases
with increasing temperature, meaning that they have opposite behavior
to that of a metal. The conducting properties of a semiconductor can be
altered by doping an impurity atom into its crystal structure, due to which
the resistance of the semiconductor is reduced, and hence, it forms a junc-
tion between two different doped regions. At the junction, a current flows
due to charge carriers such as electrons, holes, and ions. Semiconductor
devices have special features, such as passing current more easily uni-
directionally than other devices; also, they have variable resistance and are
sensitive to light or heat energy. As discussed earlier, the electrical charac-
teristics of a semiconductor can be improved by doping a suitable impurity
ion, and components fabricated from such materials have many advantages
in amplification, switching, and energy conversion, for example [14]. The
doping impurity in a semiconductor mostly enhances the charge carriers
present inside the crystal. If the semiconductor is filled with mostly free
holes or positive charge carriers, it is called p-type, and if it is filled with
mostly free electrons or negative charge carriers, it is known as an n-type
semiconductor. Thus, the semiconductor device is fabricated by the combi-
nation of p- and n-type materials, and the formation of a depletion region
between the p- and n-region is responsible for the conduction of electrons
and holes from one region to another. Today, most semiconductor materials
are widely used in electronic devices and electrical components. Also, some
pure elements and compounds have shown excellent semiconductor prop-
erties; these include silicon, germanium, gallium, and so on. However, the
electrical properties of these semiconductor materials, such as Si, Ge, and
GaAs, lie in between those of “conductors” and “insulators.” They are nei-
ther good conductors nor good insulators; hence, they are called semicon-
ductors. Semiconductor materials contain very few valence electrons, and
the atoms are closely packed to form a desired crystalline pattern called a
crystal lattice, in which the valence electrons are able to move only under
certain conditions. Therefore Si and Ge are considered pure or intrinsic
semiconductors, because they are chemically pure, and their conductivity
is controlled by adding an impurity. The impurity is of two types, donor
and acceptor, and by adding it, a number of free electrons or holes can be
generated. The properties of semiconductor materials were first studied in
the middle of the nineteenth century and also in the first decades of the
twentieth century. In 1904, semiconductors were first practically used in
electronic devices and integrated circuits (1958) and widely used in early
radio receivers [15].
1.2.1 Properties of Semiconductors
Among the different conducting materials, semiconductor materials show
excellent electrical and optical properties, which are the unique features of
semiconductor devices and circuits. So, these properties can be very well
understood by knowing their electrical conductivity, resistivity, thermal
conductivity, absorption and emission bands, interband and direct transi-
tions, and so on.
1.2.1.1 Electrical Properties
The electrical properties of semiconductors can be studied on the basis of
the resistivity of the materials. For example, metals, such as gold, silver, and
copper, have low resistance and are good conductors of electricity, whereas,
materials such as rubber, glass, and ceramics carry a high resistance and
are unable to conduct electricity. If a semiconductor does not contain any
impurities, it cannot conduct an electric current; only by the addition of a
suitable impurity can it work as a conductor. Semiconductors made up of
only a single compound or element are called elemental semiconductors (e.g.,
silicon). On the other hand, if they are made by the combination of two or
more compounds, they are called compound semiconductors (such as GaAs,
AlGaAs, etc.). Hence, semiconductors constitute a large class of materials
having resistivities lying between conductors and insulators. Their resistiv-
ity varies over a wide range, and it is reduced by increasing the temperature,
as shown in Figure 1.2. Among the different semiconductor elements, silicon
(atomic number 14) and germanium (atomic number 32) have the most prac-
tical importance, because they have four valence electrons in their outermost
shell. Both have a tetrahedral structure, and each atom shares one valence
electron with the neighboring atom, forming a covalent bond between them.
Therefore, the electrical properties of semiconductor materials reveal that
1. The resistivity of a semiconductor is decreased by varying the tem-

perature; this means that it has a negative temperature coefficient of
resistance, as shown in Figure 1.2.
For example, a semiconductor is an insulator at room temperature
but becomes a good conductor above room temperature.
2. The resistivity of semiconductors lies in the range 10 –4 to 104 Ω-m.
3. The doping of an impurity element such as arsenic, gallium, indium,
and so on affects the electrical conductivity of a semiconductor.
These have the most important properties from the application point
Resistance (R)
Temperature (T)
FIGURE 1.2
Temperature dependence of resistance in semiconductors.
of view. Table 1.1 shows the electrical properties of some existing

semiconductor materials, including their band gap, conductivity,
and so on.
The following list briefly describes some important terms related to the
electrical properties of materials.
1.2.1.1.1 Thermal Conductivity
This is the property of a material to transfer a flow of heat from one end to
another. It is expressed in the form of the law of heat conduction, also called
Fourier’s law of heat conduction. The rate of heat transfer is lower across a mate-
rial having low thermal conductivity than one with high thermal conductiv-
ity. Materials with high thermal conductivity can be applied as heat sinks,
and those with low thermal conductivity are used as thermal insulators in
most electrical equipment. Therefore, this property of the materials depends
on temperature. Thermal resistivity is defined as the reciprocal of thermal
conductivity. In general, metals, such as copper, aluminum, gold, and silver,
are good conductors of heat; however, materials such as wood, plastic, rub-
ber, and so on are poor heat conductors, so-called insulators.
1.2.1.1.2 Electrical Conductivity
This is the measure of the capacity of electrical current flow through the
material. It is also referred to as specific conductance. Put another way, electri-
cal conductivity is defined as the reciprocal of electrical resistivity. The elec-
trical conductivity of the conductor increases as the temperature decreases.
In many semiconducting materials, the conduction occurs via charge carriers
such as electrons or holes. Therefore, metals (e.g., silver) are materials with
good electrical conductivity, whereas insulators, such as glass, pure water,
and so on, have poor electrical conductivity. Another example is diamond,
which is an electrical insulator due to its regular and periodic arrangement
of atoms but is conductive of heat via phonons.
TABLE 1.1
Bandgap and Conductivity of Some Semiconductor Materials
Semiconductor Band Conductivity
Sr. No Material Gap (eV) (Ω−1-m−1)
1 Si 1.11 4 × 10−4
2 Ge 0.67 2.2
3 GaP 2.25 2.2
4 GaAs 1.42 1 × 10−6
5 InSb 0.17 2 × 104
6 CdS 2.40 2 × 104
7 ZnTe 2.26 2 × 104
1.2.1.1.3 Variable Conductivity
In their normal state, semiconductors act as poor conductors. To start the flow
of current in a semiconductor, therefore, requires an electrical or heat supply
to its junction, and we know that valence bands (VBs) in semiconductors are
filled with free electrons. There are different ways to make the semiconduc-
tor a conducting material by doping or gating. The n-type or p-type junc-
tion of the semiconductor refers to the shortage of electrons. The current flow
through the conductor is due to the unbalanced number of electrons [16].
1.2.1.1.4 Heterojunctions
These types of junction are formed by a combination of two different types of
doped semiconducting materials. Generally, they consist of p- and n-doped
germanium. The junction shows the movement of charge carriers, such as
electrons and holes, between two doped semiconducting materials. The
n-doped region of germanium is filled with negatively charged electrons,
while its p-doped region would have an excess of positively charged holes.
The motion of electrons and holes proceeds by a recombination process,
which allows a migration of negatively charged carriers (electrons) from
the n-type to combine with the positively charged carriers (holes) from the
p-type. Finally, this motion of charge carriers from one region to another
results in an electric field [16, 17].
1.2.1.1.5 Excited Electrons
Usually, a greater number of electrons are present in the material when it is
in the state of thermal equilibrium. A difference in electric potential would
cause a semiconducting material to leave the state of thermal equilibrium
and develop a non-equilibrium state. Due to this, electrons and holes inter-
act via ambipolar diffusion. When the thermal equilibrium is disturbed in
a semiconducting material, the density of electrons and holes changes. This
results in a temperature difference or photons, which enter the system and
form electrons and holes. Therefore, this process, which forms and anni-
hilates the present electrons and holes, is referred to as the generation and
recombination process [16].
1.2.1.1.6 Light Emission
Light emission from semiconductor materials occurs due to the movement of
an electron from the lower to the most excited states. Then, it emits light by
acquiring a lower energy state without producing a nonradiative transition
[18]. Such light-absorbing or -emitting semiconductor materials are used for
the fabrication of light-emitting diodes (LEDs) and display devices.
1.2.1.1.7 Thermal Energy Conversion

It is well known that semiconductor materials have large power factors, so
they can be applied in thermoelectric systems. This factor depends on the
electrical and thermal conductivity of the material, and it is also related to

the Seebeck effect and behavior of materials under varying temperatures,
and so on [19].
1.2.1.2 Optical Properties
The optical properties of semiconductors involve the interaction of elec-
tromagnetic radiation with atoms, which constitutes different processes,
such as absorption, emission, reflection, refraction, diffraction, and so on.
Electromagnetic radiation is important for the different quantum processes,
which shows interesting optical properties of semiconductors.
Optical spectroscopy is an important field in the area of science and tech-
nology, which gives us knowledge about the structure and properties of
matter (atoms or molecules) based on their spectroscopic characterization
[20–25]. Line spectra of atoms were studied in the eighteenth and nineteenth
centuries; they provide a great deal of information about the structure and
electronic energy levels of the atom [26–28]. Similarly, optical spectroscopy
of semiconductors is important in studying the behavior of semiconductor
materials after exposure to light radiation. Figure 1.3 shows the band gaps
and emission wavelengths of some semiconductor materials. In the early
1950s, detailed knowledge was obtained from semiconductors on the vari-
ous eigenstates, impurity and defect levels, energy bands, electron excitonic
levels, density of states, width of the energy level, symmetries, and so on.
The optical properties of semiconductors basically depend on the nature of
the electronic band structures and are also related to the lattice structure
and bonding between the atoms. Therefore, the lattice symmetry and space
groups of an atom are also important to define the structure of energy bands.
The optical properties of semiconductors are further classified into electronic
and lattice properties, in which electronic properties correspond to the elec-
tronic states of the semiconductor, while the lattice properties involve the
absorption and creation of phonons during vibrations of the lattice. Thus, the
Yellow
Green
Violet
Blue
Red
Infrared Visible Ultraviolet

GaAs GaP
InSb Ge Si CdSe CdS SiC ZnS
Eg (eV )
0 1 2 3 4
l (mm)
75 3 2 1 0.5 0.35
FIGURE 1.3
Band gaps and emission wavelengths of some semiconductor materials. (From http://nptel.
ac.in/courses/117102061/LMB2A/3a.htm)
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« Et j’entends un homme qui hurle :
« — Tiens bon, confiance et patience, voilà les autres éléphants
qui arrivent.
« — Sainte Mère de Grâce ! que je dis, vais-je devoir monter à
cru toute l’écurie ? Venez me mettre à bas, tas de capons !
« Alors une paire d’éléphants femelles accompagnés de mahouts
et d’un sergent de l’intendance débouchent en tapinois du coin des
casernes ; et les mahouts d’injurier la mère et toute la famille de
notre vieux Putiphar.
« — Vois mes renforts, que je lui dis. Ils vont t’emmener à la
boîte, mon fils.
« Et cet enfant de la calamité mit ses oreilles en avant et dressa
la tête vers ces femelles. Son cran, après la symphonie que je lui
avais jouée sur la boîte crânienne, m’alla au cœur. « Je suis moi-
même en disgrâce, que je lui dis, mais je ferai pour toi ce que je
pourrai. Veux-tu aller à la boîte comme un brave, ou résister comme
un imbécile contre toute chance ? » Là-dessus je lui flanque un
dernier gnon sur la tête, et il pousse un formidable grognement et
laisse retomber sa trompe. « Réfléchis », que je lui dis, et : « Halte ! »
que je dis aux mahouts. Ils ne demandaient pas mieux. Je sentais
sous moi méditer le vieux réprouvé. A la fin il tend sa trompe toute
droite et pousse un son de cor des plus mélancoliques (ce qui
équivaut chez l’éléphant à un soupir). Je compris par là qu’il hissait
pavillon blanc et qu’il ne restait plus qu’à ménager ses sentiments.
« — Il est vaincu, que je dis. Alignez-vous à droite et à gauche
de lui. Nous irons à la boîte sans résistance.
« Le sergent de l’intendance me dit, du haut de son éléphant :
« — Êtes-vous un homme ou un prodige ? qu’il dit.
« — Je suis entre les deux, que je dis, en essayant de me
redresser. Et qu’est-ce qui peut bien, que je dis, avoir mis cet animal
dans un état aussi scandaleux ? que je dis, la crosse du mousqueton
élégamment posée sur ma hanche et la main gauche rabattue
comme il sied à un troupier.
« Pendant tout ce temps nous déboulions sous escorte vers les
lignes des éléphants.
« — Je n’étais pas dans les lignes quand le raffut a commencé,
que me dit le sergent. On l’a emmené pour transporter des tentes et
autres choses analogues et pour l’atteler à un canon. Je savais bien
que ça ne lui plairait pas, mais en fait ça lui a déchiré le cœur.
« — Bah, ce qui est de la nourriture pour l’un est du poison pour
l’autre, que je dis. C’est d’avoir été mis à transporter des tentes qui
m’a perdu moi aussi.
« Et mon cœur s’attendrit sur le vieux Double-Queue parce qu’on
l’avait également mal traité.
« — A présent nous allons le serrer de près, que dit le sergent,
une fois arrivés aux lignes des éléphants.
« Tous les mahouts et leurs gosses étaient autour des piquets,
maudissant mon coursier à les entendre d’une demi-lieue.
« — Sautez sur le dos de mon éléphant, qu’il me dit. Il va y avoir
du grabuge.
« — Écartez tous ces gueulards, que je dis, ou sinon il va les
piétiner à mort. (Je sentais que ses oreilles commençaient à frémir.)
Et débarrassez-nous le plancher, vous et vos immorales éléphantes.
Je vais descendre ici. Malgré son long nez de Juif, c’est un Irlandais,
que je dis, et il faut le traiter comme un Irlandais.
« — Êtes-vous fatigué de vivre ? que me dit le sergent.
« — Pas du tout, que je dis ; mais il faut que l’un de nous deux
soit vainqueur, et j’ai idée que ce sera moi. Reculez, que je dis.
« Les deux éléphants s’éloignèrent, et Smith O’Brien s’arrêta net
devant ses propres piquets.
« — A bas, que je dis, en lui allongeant un gnon sur la tête.
« Et il se coucha, une épaule après l’autre, comme un glissement
de terrain qui dévale après la pluie.
« — Maintenant, que je dis en me laissant aller à bas de son nez
et courant me mettre devant lui, tu vas voir celui qui vaut mieux que
toi.
« Il avait abaissé sa grosse tête entre ses grosses pattes de
devant, qui étaient croisées comme celles d’un petit chat. Il avait l’air
de l’innocence et de la désolation personnifiées, et par parenthèse
sa grosse lèvre inférieure poilue tremblotait et il clignait des yeux
pour se retenir de pleurer.
« — Pour l’amour de Dieu, que je dis, oubliant tout à fait que ce
n’était qu’une bête brute, ne le prends pas ainsi à cœur ! Du calme,
calme-toi, que je dis. (Et tout en parlant je lui caressai la joue et
l’entre-deux des yeux et le bout de la trompe.) Maintenant, que je
dis, je vais bien t’arranger pour la nuit. Envoyez-moi ici un ou deux
enfants, que je dis au sergent qui s’attendait à me voir trucider. Il
s’insurgerait à la vue d’un homme.
— Tu étais devenu sacrément malin tout d’un coup, dit Ortheris.
Comment as-tu fait pour connaître si vite ses petites manies ?
— Parce que, reprit Térence avec importance, parce que j’avais
dompté le copain, mon fils.
— Ho ! fit Ortheris, partagé entre le doute et l’ironie. Continue.
— L’enfant de son mahout et deux ou trois autres gosses des
lignes accoururent, pas effrayés pour un sou : l’un d’eux m’apporta
de l’eau, avec laquelle je lavai le dessus de son pauvre crâne
meurtri (pardieu ! je lui en avais fait voir) tandis qu’un autre extrayait
de son cuir les fragments des carrioles, et nous le raclâmes et le
manipulâmes tout entier et nous lui mîmes sur la tête un
gigantesque cataplasme de feuilles de nîm [8] (les mêmes qu’on
applique sur les écorchures des chevaux) et il avait l’air d’un bonnet
de nuit, et nous entassâmes devant lui un tas de jeunes cannes à
sucre et il se mit à piquer dedans.
[8] Nom d’une plante de l’Inde.
« — Maintenant, que je dis en m’asseyant sur sa patte de

devant, nous allons boire un coup et nous ficher du reste.
« J’envoyai un négrillon chercher un quart d’arack [9] , et la femme
du sergent m’envoya quatre doigts de whisky, et quand la liqueur
arriva je vis au clin d’œil du vieux Typhon qu’il s’y connaissait aussi
bien que moi… que moi, songez ! Il avala donc son quart comme un
chrétien, après quoi je lui passai les entraves, l’enchaînai au piquet
par devant et par derrière, lui donnai ma bénédiction et m’en
retournai à la caserne.
[9] Eau-de-vie de riz.
Mulvaney se tut.
— Et après ? demandai-je.
— Vous le devinez, reprit Mulvaney. Il y eut confusion, et le
colonel me donna dix roupies, et le commandant m’en donna cinq, et
le capitaine de la compagnie m’en donna cinq, et les hommes me
portèrent en triomphe autour de la caserne.
— Tu es allé à la boîte ? demanda Ortheris.
— Je n’ai plus jamais entendu parler de mon malentendu avec le
pif de Kearney, si c’est cela que tu veux dire ; mais cette nuit-là
plusieurs des gars furent emmenés d’urgence à l’ousteau des Bons
Chrétiens. On ne peut guère leur en faire un reproche : ils avaient eu
pour vingt roupies de consommations. J’allai me coucher et cuvai les
miennes, car j’étais vanné à fond comme le collègue qui reposait à
cette heure dans les lignes. Ce n’est pas rien que d’aller à cheval sur
des éléphants.
« Par la suite je devins très copain avec le vénérable Père du
Péché. J’allais souvent à ses lignes quand j’étais consigné et
passais l’après-midi à causer avec lui : nous mâchions chacun notre
bout de canne à sucre, amis comme cochons. Il me sortait tout ce
que j’avais dans mes poches et l’y remettait ensuite, et de temps à
autre je lui portais de la bière pour sa digestion, et je lui faisais des
recommandations de bonne conduite, et de ne pas se faire porter
sur le registre des punitions. Après cela il suivit l’armée, et c’est ainsi
que ça se passe dès qu’on a trouvé un bon copain.
— Alors vous ne l’avez jamais revu ? demandai-je.
— Croyez-vous la première moitié de l’histoire ? fit Térence.
— J’attendrai que Learoyd soit de retour, répondis-je
évasivement.
Excepté quand il est soigneusement endoctriné par les deux
autres et que l’intérêt financier immédiat l’y pousse, l’homme du
Yorkshire [10] ne raconte pas de mensonges ; mais je savais Térence
pourvu d’une imagination dévergondée.
[10] Learoyd.
— Il y a encore une autre partie, dit Mulvaney. Ortheris en était,

de celle-là.
— Alors je croirai le tout, répondis-je.
Ce n’était pas confiance spéciale en la parole d’Ortheris, mais
désir d’apprendre la suite. Alors que nous venions de faire
connaissance, Ortheris m’avait volé un chiot, et tandis même que la
bestiole reniflait sous sa capote, il niait non seulement le vol, mais
qu’il se fût jamais intéressé aux chiens.
— C’était au début de la guerre d’Afghanistan, commença
Mulvaney, des années après que les hommes qui m’avaient vu jouer
ce tour à l’éléphant furent morts ou retournés au pays. J’avais fini
par n’en plus parler… parce que je ne me soucie pas de casser la
figure à tous ceux qui me traitent de menteur. Dès le début de la
campagne, je tombai malade comme un idiot. J’avais une écorchure
au pied, mais je m’étais obstiné à rester avec le régiment, et autres
bêtises semblables. Je finis donc par avoir un trou au talon que vous
auriez pu y faire entrer un piquet de tente. Parole, combien de fois
j’ai rabâché cela aux bleus depuis, comme un avertissement pour
eux de surveiller leurs pieds ! Notre major, qui connaissait notre
affaire aussi bien que la sienne, voilà qu’il me dit, c’était au milieu de
la passe du Tangi :
« — Voilà de la sacrée négligence pure, qu’il dit. Combien de
fois vous ai-je répété qu’un fantassin ne vaut que par ses pieds…
ses pieds… ses pieds ! qu’il dit. Maintenant vous voilà à l’hôpital,
qu’il dit, pour trois semaines, une source de dépenses pour votre
Reine et un fardeau pour votre pays. La prochaine fois, qu’il dit,
peut-être que vous mettrez dans vos chaussettes un peu du whisky
que vous vous entonnez dans le gosier, qu’il dit.
« Parole, c’était un homme juste. Dès que nous fûmes en haut du
Tangi, je m’en allai à l’hôpital, boitillant sur un pied, hors de moi de
dépit. C’était un hôpital de campagne (tout mouches et pharmaciens
indigènes et liniment) tombé, pour ainsi dire, tout près du sommet du
Tangi. Les hommes de garde à l’hôpital rageaient follement contre
nous autres malades qui les retenions là, et nous ragions follement
d’y être gardés ; et par le Tangi, jour et nuit et nuit et jour, le
piétinement des chevaux et les canons et l’intendance et les tentes
et le train des brigades se déversaient comme un moulin à café. Par
vingtaines les doolies [11] arrivaient par là en se balançant et
montaient la pente avec leurs malades jusqu’à l’hôpital où je restais
couché au lit à soigner mon talon, et à entendre emporter les
hommes. Je me souviens qu’une nuit (à l’époque où la fièvre
s’empara de moi) un homme arriva en titubant parmi les tentes et
dit : « Y a-t-il de la place ici pour mourir ? Il n’y en a pas avec les
colonnes. » Et là-dessus il tombe mort en travers d’une couchette, et
l’homme qui était dedans commence à rouspéter de devoir mourir
tout seul dans la poussière sous un cadavre. Alors la fièvre me
donna sans doute le délire, car pendant huit jours je priai les saints
d’arrêter le bruit des colonnes qui défilaient par le Tangi. C’étaient
surtout les roues de canons qui me laminaient la tête. Vous savez ce
que c’est quand on a la fièvre ?
[11] Civières.
Nous acquiesçâmes : tout commentaire était superflu.

— Les roues de canons et les pas et les gens qui braillaient, mais
surtout les roues de canons. Durant ces huit jours-là il n’y eut plus
pour moi ni nuit ni jour. Au matin on relevait les moustiquaires, et
nous autres malades nous pouvions regarder la passe et contempler
ce qui allait venir ensuite. Cavaliers, fantassins, artilleurs, ils ne
manquaient pas de nous laisser un ou deux malades par qui nous
avions les nouvelles. Un matin, quand la fièvre m’eut quitté, je
considérai le Tangi, et c’était tout comme l’image qu’il y a sur le
revers de la médaille d’Afghanistan : hommes, éléphants et canons
qui sortent d’un égout un par un, en rampant.
— C’était un égout, dit Ortheris avec conviction. J’ai quitté les
rangs par deux fois, pris de nausées, au Tangi, et pour me retourner
les tripes il faut tout autre chose que de la violette.
— Au bout, la passe faisait un coude, en sorte que chaque chose
débouchait brusquement, et à l’entrée, sur un ravin, on avait
construit un pont militaire (avec de la boue et des mulets crevés). Je
restai à compter les éléphants (les éléphants d’artillerie) qui tâtaient
le pont avec leurs trompes et se dandinaient d’un air sagace. La tête
du cinquième éléphant apparut au tournant, et il projeta sa trompe
en l’air, et il lança un barrit, et il resta là à l’entrée du Tangi comme
un bouchon dans une bouteille. « Ma foi, que je pense en moi-
même, il ne veut pas se fier au pont ; il va y avoir du grabuge. »
— Du grabuge ! Mon Dieu ! dit Ortheris. Térence, j’étais, moi,
jusqu’au cou dans la poussière derrière ce sacré hutti. Du grabuge !
— Raconte, alors, petit homme ; je n’ai vu ça que du côté hôpital.
Et tandis que Mulvaney secouait le culot de sa pipe, Ortheris se
débarrassa des chiens, et continua :
— Nous étions trois compagnies escortant ces canons, avec
Dewcy pour commandant, et nous avions ordre de refouler jusqu’au
haut du Tangi tout ce que nous rencontrerions par là et de le balayer
de l’autre côté. Une sorte de pique-nique au pistolet de bois, vous
voyez ? Nous avions poussé un tas de flemmards du train indigène
et quelques ravitaillements de l’intendance qui semblaient devoir
bivouaquer à tout jamais, et toutes les balayures d’une demi-
douzaine de catégories qui auraient dû être sur le front depuis des
semaines, et Dewcy nous disait :
« — Vous êtes les plus navrants des balais [12] , qu’il dit. Pour
l’amour du Ciel, qu’il dit, faites-nous à présent un peu de balayage.
[12] Sweeps. Injure courante. Si ce n’était pour
conserver le jeu de mots, on pourrait traduire : « Ballots. »
« Nous balayâmes donc… miséricorde, comme nous balayâmes
tout cela ! Il y avait derrière nous un régiment au complet, dont tous
les hommes étaient très désireux d’avancer : voilà qu’ils nous
envoient les compliments de leur colonel, en demandant pourquoi
diable nous bouchions le chemin, s. v. p. ! Oh ! ils étaient tout à fait
polis. Dewcy le fut également. Il leur renvoya la monnaie de leur
pièce, et il nous flanqua un suif que nous transmîmes aux artilleurs,
qui le repassèrent à l’intendance, et l’intendance en flanqua un de
première classe au train indigène, et l’on avança de nouveau
jusqu’au moment où l’on fut bloqué et où toute la passe retentit
d’alleluias sur une longueur de trois kilomètres. Nous n’avions pas
de patience, ni de sièges pour asseoir nos culottes, et nous avions
fourré nos capotes et nos fusils dans les voitures, si bien qu’à tout
moment nous aurions pu être taillés en pièces, tandis que nous
faisions un travail de meneurs de bestiaux. C’était vraiment ça : de
meneurs de bestiaux sur la route d’Islington !
« J’étais tout près de la tête de la colonne quand nous vîmes
devant nous l’entrée du défilé du Tangi.
Je dis :
« — La porte du théâtre est ouverte, les gars. Qui est-ce qui veut
arriver le premier au poulailler ? que je dis.
« Alors je vois Dewcy qui se visse dans l’œil son sacré monocle
et qui regarde droit en avant.
« — Il en a un culot, ce bougre-là ! qu’il dit.
« Et le train de derrière de ce sacré vieux hutti luisait dans la
poussière comme une nouvelle lune en toile goudronnée. Alors nous
fîmes halte, tous serrés à bloc, l’un par-dessus l’autre, et voilà que
juste derrière les canons s’amènent un tas d’idiots de chameaux
rigolards qui appartenaient à l’intendance… ils s’amènent comme
s’ils étaient au jardin zoologique, en bousculant nos hommes
effroyablement. Il y avait une poussière telle qu’on ne voyait plus sa
main ; et plus nous leur tapions sur la tête plus les conducteurs
criaient : « Accha ! accha [13] ! » et par Dieu c’était « et là » avant de
savoir où on en était. Et ce train de derrière de hutti tenait bon et
ferme dans la passe et personne ne savait pourquoi.
[13] Hé là !
« La première chose que nous avions à faire était de refouler ces

sacrés chameaux. Je ne voulais pas être bouffé par unt [14] -taureau :
c’est pourquoi, retenant ma culotte d’une main, debout sur un rocher,
je tapai avec mon ceinturon sur chaque naseau que je voyais surgir
au-dessous de moi. Alors les chameaux battirent en retraite, et on
fut obligé de lutter pour empêcher l’arrière-garde et le train indigène
de leur rentrer dedans ; et l’arrière-garde fut obligée d’envoyer avertir
l’autre régiment, au pied du Tangi, que nous étions bloqués.
J’entendais en avant les mahouts gueuler que le hutti refusait de
passer le pont ; et je voyais Dewcy se trémousser dans la poussière
comme une larve de moustique dans une citerne. Alors nos
compagnies, fatiguées d’attendre, commencèrent à marquer le pas,
et je ne sais quel maboul entonna : « Tommy, fais place à ton
oncle. » Après ça, il n’y eut plus moyen ni de voir ni de respirer ni
d’entendre ; et nous restâmes là à chanter, crénom, des sérénades
au derrière d’un éléphant qui se fichait de la musique. Je chantais
aussi, je ne pouvais pas faire autrement. En avant, on renforçait le
pont, tout cela pour faire plaisir au hutti. A un moment, un officier
m’attrape à la gorge, ce qui me coupe le sifflet. Alors j’attrape à la
gorge le premier homme venu, ce qui lui coupa aussi le sifflet.
[14] En hindoustani : chameau.
« — Quelle différence y a-t-il entre être étranglé par un officier et

être frappé par lui ? demandai-je, au souvenir d’une petite aventure
dans laquelle Ortheris avait eu son honneur outragé par son
lieutenant.
« — L’un, crénom, est une plaisanterie, et l’autre, crénom, une
insulte, répondit Ortheris. De plus nous étions de service, et peu
importe ce que fait alors un officier, aussi longtemps qu’il nous
procure nos rations et ne nous procure pas d’éreintement exagéré.
Après cela nous nous tînmes tranquilles, et j’entendis Dewcy
menacer de nous faire tous passer en conseil de guerre dès que
nous serions sortis du Tangi. Alors nous poussâmes trois vivats pour
le pont ; mais le hutti refusait toujours de bouger d’un cran. Il était
buté. On l’acclama de nouveau, et Kite Dawson, qui faisait le
compère à toutes nos revues de caf’conc’ (il est mort pendant le
retour) se met à faire une conférence à un nègre sur les trains de
derrière d’éléphants. Pendant une minute Dewcy essaya de se
contenir, mais, Seigneur ! c’était chose impossible, tant Kite faisait le
jocrisse, demandant si on ne lui permettrait pas de louer une villa
dans le Tangi pour élever ses petits orphelins, puisqu’il ne pouvait
plus retourner au pays. Survient alors un officier (à cheval d’ailleurs,
l’imbécile) du régiment de l’arrière, apportant quelques autres jolis
compliments de son colonel, et demandant ce que signifiait cet arrêt,
s. v. p. Nous lui chantâmes : « On se flanque aussi une fichue
trépignée en bas des escaliers », tant et si bien que son cheval
s’emporta, et alors nous lui lançâmes trois vivats, et Kite Dawson
proclama qu’il allait écrire au Times pour se plaindre du déplorable
état des routes dans l’Afghanistan. Le train de derrière du hutti
bouchait toujours la passe. A la fin un des mahouts vient trouver
Dewcy et lui dit quelque chose.
« — Eh Dieu ! répond Dewcy, je ne connais pas le carnet
d’adresses du bougre ! Je lui donne encore dix minutes et puis je le
fais abattre.
« Les choses commençaient à sentir joliment mauvais dans le
Tangi, aussi nous écoutions tous.
« — Il veut à toute force voir un de ses amis, dit tout haut Dewcy
aux hommes.
« Et s’épongeant le front il s’assit sur un affût de canon.
« Je vous laisse à imaginer quelles clameurs poussa le régiment.
On criait :
« — C’est parfait ! Trois vivats pour l’ami de M. Dugrospétard.
Pourquoi ne l’as-tu pas dit tout de suite ? Prévenez la femme du
vieux Hochequeue, et ainsi de suite.
« Il y en avait quelques-uns qui ne riaient pas. Ils prenaient au
sérieux cette histoire de présentation, car ils connaissaient les
éléphants. Alors nous nous élançâmes tous en avant par-dessus les
canons et au travers des pattes d’éléphants (Dieu ! je m’étonne que
la moitié des compagnies n’aient pas été broyées) et la première
chose que je vis ce fut Térence ici présent, avec une mine de papier
mâché, qui descendait la pente en compagnie d’un sergent.
« — Vrai, que je dis, j’aurais dû me douter qu’il était mêlé à une
pareille histoire de brigands, que je dis… » Maintenant, raconte ce
qui est arrivé de ton côté.
« — J’étais en suspens tout comme toi, petit homme, écoutant
les bruits et les gars qui chantaient. Puis j’entends chuchoter, et le
major qui dit :
« — Laissez-nous tranquilles, à réveiller mes malades avec vos
blagues d’éléphants.
« Et quelqu’un d’autre réplique tout en colère :
« — C’est une blague qui arrête deux mille hommes dans le
Tangi. Ce fils du péché de sac à foin d’éléphant dit, ou du moins les
mahouts disent pour lui, qu’il veut voir un ami, et qu’il ne lèvera pied
ni patte avant de l’avoir rencontré. Je m’esquinte à lui présenter des
balayeurs et des coolies, et son cuir est plus lardé de piqûres de
baïonnettes qu’une moustiquaire de trous, et je suis ici par ordre,
mon bon monsieur le major, pour demander si quelqu’un, malade ou
bien portant, ou vivant ou mort, connaît un éléphant. Je ne suis pas
fou, qu’il dit, en s’asseyant sur une boîte de secours médicaux. Ce
sont les ordres que j’ai reçus, et c’est ma mère, qu’il dit, qui rirait
bien de me voir aujourd’hui le plus grand de tous les idiots. Est-ce
que quelqu’un ici connaît un éléphant ?
« Pas un des malades ne pipa mot.
« — Vous voilà renseigné, que dit le major. Allez.
« — Arrêtez, que je dis, réfléchissant confusément dans ma
couchette, et je ne reconnaissais plus ma voix. Il se trouve que j’ai
été en relations avec un éléphant, moi, que je dis.
« — Il a le délire, que dit le major. Voyez ce que vous avez fait,
sergent. Recouchez-vous, mon ami, qu’il dit, en voyant que je
cherchais à me lever.
« — Je n’ai pas le délire, que je dis. Je l’ai monté, cet éléphant,
devant les casernes de Cawnpore. Il ne l’aura pas oublié. Je lui ai
cassé la tête avec un flingot.
« — Complètement fou, que dit le major.
« Puis, me tâtant le front :
« — Non, il est normal, qu’il dit. Mon ami, qu’il dit, si vous y allez,
sachez que ça va ou vous tuer ou vous guérir.
« — Qu’importe ? que je dis. Si je suis fou, mieux vaut mourir.
« — Ma foi, c’est assez juste, que dit le major, Vous n’avez
toujours plus de fièvre pour le moment.
« — Venez, que me dit le sergent. Nous sommes tous fous
aujourd’hui, et les troupes attendent leur repas.
« Il passa son bras autour de moi pour me soutenir. Quand
j’arrivai au soleil, montagnes et rochers, tout tournoyait autour de
moi.
« — Voilà dix-sept ans que je suis à l’armée, que me dit le
sergent, et le temps des miracles n’est pas passé. La prochaine fois
on va nous augmenter notre paye. Pardieu, qu’il dit, cet animal vous
connaît !
« A ma vue le vieil Obstructionniste s’était mis à gueuler comme
un possédé, et j’entendis quarante millions d’hommes qui braillaient
dans le Tangi : « Il le reconnaît ! » Alors, comme j’étais sur le point de
m’évanouir, la grosse trompe m’enlaça. « Comment vas-tu,
Malachie ? » que je dis, en lui donnant le nom auquel il répondait
dans les lignes. « Malachie mon fils, vas-tu bien, toi ? que je dis, car
moi ça ne va guère. » Là-dessus il trompeta de nouveau et la passe
en retentit, et les autres éléphants lui répondirent. Alors je retrouvai
un peu de force. « A bas, Malachie, que je dis, et mets-moi sur ton
dos, mais manie-moi en douceur, car je ne suis pas brillant. » A la
minute il fut à genoux et il m’enleva aussi délicatement qu’une jeune
fille. « Maintenant, mon fils, que je lui dis, tu bloques la passe. En
route. » Il lança un nouveau barrit de joie, et sortit majestueusement
du Tangi, faisant cliqueter sur son dos ses accessoires de canon, et
derrière lui s’éleva la plus abasourdissante clameur que j’aie jamais
entendue. Alors la tête me tourna, une grande sueur m’envahit et
Malachie me paraissait devenir de plus en plus grand, et je dis, d’un
air bête et d’une petite voix, en souriant tout à la ronde :
« — Descendez-moi, que je dis, ou bien je vais tomber.
« Quand je revins à moi j’étais couché dans mon lit d’hôpital, mou
comme une chiffe, mais guéri de la fièvre, et je vis le Tangi aussi
vide que le derrière de mon crâne. Ils étaient tous montés au front,
et dix jours plus tard j’y allai moi aussi, moi qui avais bloqué et
débloqué tout un corps d’armée. Qu’est-ce que vous pensez de ça,
monsieur ?
— J’attendrai pour vous répondre d’avoir vu Learoyd, répétai-je.
— Me voici, dit une ombre sortant d’entre les ombres. J’ai
entendu également l’histoire.
— Est-ce vrai, Jock ?
— Oui, vrai, aussi vrai que la vieille chienne a attrapé la gale.
Ortheris, tu ne dois plus laisser les chiens approcher d’elle.
BRUGGLESMITH
Le navire sombra ce jour-là, et tout l’équipage

fut noyé, sauf moi.
Clark Russell.
Le second du Breslau m’invita à dîner à bord, avant que le navire

s’en allât à Southampton embarquer des passagers. Le Breslau,
mouillé en aval de London Bridge, avait ses écoutilles d’avant
ouvertes pour le chargement, et son pont jonché de boulons et
d’écrous, de vis et de chaînes. MacPhee, le « pied-noir [15] », venait
de donner le dernier coup d’astiquage à sa machine adorée, car
MacPhee est le plus soigneux des mécaniciens principaux. Si une
patte de cafard se prend dans l’un de ses tiroirs à vapeur, tout le
navire en est averti, et la moitié de l’équipage est employée à
réparer le dégât.
[15] Surnom des officiers mécaniciens, dans la marine
française. Les Anglais disent, de façon équivalente :
« The Black. »
Après le dîner, que le second, MacPhee et moi nous mangeâmes

dans un petit coin du salon désert, MacPhee s’en retourna à la
machine surveiller l’ajustage d’un coussinet. En attendant l’heure de
retourner chez moi, je montai avec le second sur la passerelle, où
nous fumâmes en considérant les feux des bateaux innombrables.
Durant les silences de notre conversation, je crus percevoir un écho
de sonores beuglements, et reconnaître la voix de MacPhee qui
chantait les joies du foyer et des amours domestiques. Le second
me dit :
— MacPhee a ce soir un ami à bord… un homme qui était
fabricant de chaudières à Greenock quand MacPhee était élève
mécanicien. Je ne lui ai pas demandé de dîner avec nous parce
que…
— Je comprends… ou plutôt j’entends, répliquai-je.
Nous causâmes encore quelques minutes, et MacPhee remonta
de la machine en donnant le bras à son ami.
— Permettez-moi de vous présenter ce monsieur, me dit
MacPhee. C’est un grand admirateur de vos œuvres. Il vient
justement d’en apprendre l’existence.
MacPhee n’a jamais su faire un compliment agréable. Son ami
s’assit brusquement sur un gabillot, en disant que MacPhee restait
au-dessous de la vérité. Personnellement l’homme au gabillot
estimait que le seul Shakespeare soutenait la comparaison avec
moi, et que si le second voulait le contredire, il était prêt à se battre
avec le second, sur-le-champ ou plus tard, garanti sur facture.
— Ah ! grand homme, si vous saviez, ajouta-t-il en hochant la
tête, combien de fois je suis resté dans ma couche solitaire à lire la
Foire aux Vanités [16] en sanglotant… oui, en pleurant à chaudes
larmes par pur émerveillement de ce livre.
[16] Vanity Fair, ouvrage bien connu de Thackeray.
En confirmation de sa bonne foi il versa un pleur, et le second se

mit à rire. MacPhee réaffermit le chapeau de l’individu qui lui était
tombé sur le sourcil.
— Cela va disparaître dans un instant. Ce n’est que l’odeur de la
machine, dit MacPhee.
— Je pense que je vais moi-même disparaître, glissai-le à l’oreille
du second. Est-ce que le youyou est paré ?
Le youyou attendait au passavant, lequel était abaissé, et le
second partit à l’avant chercher un rameur pour me transporter à
quai. Il ramena un lascar tout endormi qui connaissait le fleuve.
— Vous vous en allez ? me dit l’individu au gabillot. Ma foi, je vais
vous reconduire jusque chez vous. MacPhee, aide-moi à descendre
l’échelle. Elle a autant de bouts qu’un chat-à-neuf-queues, et…
fichtre !… il y a des youyous à ne pas les compter.
— Mieux vaut le laisser aller avec vous, me dit le second.
Muhammed Djenn, tu mettras d’abord à terre le sahib saoul. Le
sahib qui ne l’est pas, tu l’emmèneras à l’escalier suivant.
J’avais déjà un pied sur l’avant du youyou, et la marée remontait
le fleuve, lorsque l’individu tomba sur moi comme une bombe,
refoula le lascar sur l’échelle, largua l’amarre, et l’embarcation partit,
la poupe la première, le long de la muraille du Breslau.
— Nous ne voulons pas de races étrangères ici ! proclama
l’individu. Je connais la Tamise depuis trente ans…
Ce n’était pas l’heure de discuter, nous dérivions alors sous la
poupe du Breslau, dont je savais que l’hélice était à moitié hors de
l’eau, parmi une ténébreuse confusion de bouées, d’amarres
affleurantes et de bâtiments à l’ancre entre lesquels clapotait le flot.
— Que vais-je faire ? criai-je au second.
— Tâchez bien vite de trouver un bateau de la police, et pour
l’amour de Dieu donnez un peu d’erre au youyou. Gouvernez avec
l’aviron. Le gouvernail est démonté, et…
Je n’en pus entendre davantage. Le youyou s’éloigna, heurta un
coffre d’amarrage, pirouetta, et fut emporté à l’aventure tandis que je
cherchais l’aviron. Assis à l’avant, poings au menton, l’individu
souriait.
— Ramez, scélérat, lui dis-je. Sortez-nous d’ici, et gagnez le
milieu du fleuve…
— C’est un privilège que de contempler la face du génie.
Laissez-moi méditer encore. Il y avait Le petit Barnabé Dorritt et Le
Mystère du Druide blême. J’ai navigué jadis sur un bâtiment qui
s’appelait Le Druide… le bien mal nommé. Tout cela me revient si
agréablement. Oui, tout cela me revient. Grand homme, vous
gouvernez de façon géniale.
Nous heurtâmes un autre coffre d’amarrage, et le choc nous
envoya sur l’avant d’un bateau norvégien chargé de bois de
construction : je distinguai les grandes ouvertures carrées de chaque
côté du taillemer. Puis nous plongeâmes dans une file de chalands
et leur échappâmes en y laissant la peinture de nos bordages.
C’était une consolation de me dire que le youyou diminuait de valeur
à chaque choc, mais le problème m’inquiétait de savoir quand il
commencerait à faire eau. L’individu regardait devant nous dans les
ténèbres opaques, et il sifflotait.
— Voilà un transat de la « Castle », me dit-il ; ses amarrages sont
noirs. Il évite en travers du courant. Maintenez son feu de bâbord sur
notre tribord avant, et passez au large.
— Comment puis-je maintenir quelque chose n’importe où ? Vous
êtes assis sur les avirons. Ramez, l’ami, si vous ne voulez pas
sombrer.
Il prit les rames, en disant avec suavité :
— Il n’arrive jamais de mal à un ivrogne. C’est pour cela que j’ai
voulu venir avec vous. Mon vieux, vous n’êtes pas en état de rester
seul dans un bateau.
Il fit contourner le grand navire par le youyou, et pendant les dix
minutes qui suivirent je me délectai… oui, positivement, je me
délectai… à voir mon compagnon manœuvrer en virtuose. Nous
nous faufilâmes à travers la marine marchande de la Grande-
Bretagne comme un furet s’enfile dans un terrier de lapin ; et nous
hélions, ou plutôt il hélait jovialement chaque bateau, où les matelots
se penchaient aux bastingages pour nous invectiver. Quand nous
fûmes en eau à peu près libre il me passa les rames et dit :
— Si vous savez ramer comme vous écrivez, je vous honorerai
malgré tous vos vices. Voilà London Bridge. Faites-nous-le traverser.
Nous filâmes comme un trait sous la sombre voûte retentissante,
et ressortîmes de l’autre côté, remontant rapidement avec le flot qui
chantait des hymnes de victoire. A part mon désir de rentrer chez
moi avant le jour, je commençais à me réconcilier avec la balade. On
apercevait quelques étoiles, et en tenant le milieu du courant il ne
pouvait nous arriver rien de grave.
L’individu se mit à chanter à pleine voix :
Le plus fin voilier que l’on put trouver

Yo ho ! Oho !
C’était la Marguerite Evans de la ligne de l’X Noir,
Il y a cent ans !
— Mettez ça dans votre prochain bouquin, ce sera merveilleux.

Et, se dressant, à l’avant, il déclama :
O tours de Julia, antique opprobre de Londres,

Nourries par tant de crimes affreux et nocturnes…
Chère Tamise, coule sans bruit jusqu’à la fin de ma chanson…
Et là-bas c’est la tombe aussi petite que mon lit.
— Je suis poète, moi aussi, et je sens pour les autres.

— Asseyez-vous, lui dis-je. Vous allez nous faire chavirer.
— Bien, je m’assieds… je m’assieds comme une poule.
Il se laissa retomber lourdement, et ajouta, me menaçant de
l’index :
— Sache que la volonté prudente et avisée

Est le commencement de la sagesse.
Comment un homme de votre talent a-t-il fait pour être ivre à ce

point ? Oh ! c’est honteux, et vous pouvez remercier Dieu à quatre
pattes de ce que je suis avec vous. Qu’est-ce que c’est que ce
bateau là-bas ?
Nous avions dérivé très loin en amont, et un bateau monté par
quatre hommes qui ramaient d’une façon régulière à souhait, nous
avait pris en chasse.
— C’est la police fluviale, m’écriai-je à pleine voix.
— Ah oui ! Si le châtiment ne vous rejoint pas sur la terre ferme, il
vous rejoindra sur les eaux. Y a-t-il des chances qu’ils nous donnent
à boire ?
— Toutes les chances. Je vais les héler.
Et je hélai. On me répondit du canot :
— Qu’est-ce que vous faites là ?
— C’est le youyou du Breslau qui s’est échappé, commençai-je.
— C’est un grand ivrogne qui s’est échappé, beugla mon
compagnon, et je le ramène chez lui par eau, car il ne tient plus
debout sur la terre ferme.
Et là-dessus il cria mon nom vingt fois de suite, et je sentis le
rouge m’envahir le corps, à triple couche.
— Vous serez sous clef dans dix minutes, mon bon, lui dis-je, et
je doute fort qu’on vous mette en liberté sous caution.
— Chut, chut, mon vieux. Ils me prennent pour votre oncle.
Il empoigna un aviron et se mit à éclabousser le canot qui se
rangeait sur notre bord.
— Vous êtes jolis tous les deux, dit enfin le brigadier.
— Je suis tout ce qu’il vous plaira, du moment que vous me
délivrez de ce sacripant. Remorquez-nous jusqu’au poste le plus
proche, et vous n’aurez pas à regretter votre temps perdu.
— Corruption, corruption de fonctionnaire ! beugla l’individu, en
se jetant à plat dans le fond du canot. L’homme est pareil à un
misérable ver de terre. Et pour l’amour d’un vil demi-écu me voir à
mon âge arrêté par la police fluviale !
— Ramez, de grâce ! lançai-je. Cet individu est ivre !
Ils nous remorquèrent jusqu’à un ponton… un poste d’incendie
ou de police : il faisait trop noir pour distinguer lequel des deux. Je
sentais bien qu’ils ne me considéraient pas sous un meilleur jour que
mon compagnon. Mais je ne pouvais pas m’expliquer, car j’étais
occupé à tenir l’autre bout de l’amarre, et je me sentais dépourvu de
tout prestige.
En sortant du canot, mon fâcheux compagnon s’abattit à plat sur
la figure et le brigadier nous posa brutalement des questions au
sujet du youyou. Mon compagnon se lavait les mains de toute
responsabilité. Il était, à son dire, un vieillard ; il s’était vu attiré dans
un bateau volé par un jeune homme… probablement le voleur…
avait préservé le bateau du naufrage (ce qui était rigoureusement
exact) et à cette heure il attendait le salut sous les espèces d’un
grog au whisky bien chaud. Le brigadier se tourna vers moi. Par
bonheur j’étais en habit de soirée, et possédais ma carte de visite.
Plus heureusement encore, le brigadier connaissait le Breslau et
MacPhee. Il promit de renvoyer le youyou en aval dès la prochaine
marée, et ne crut pas au-dessous de sa dignité d’accepter mes
remerciements sous forme d’argent monnayé.
Ceci réglé à ma satisfaction, j’entendis mon compagnon dire
avec irritation au commissaire :
— Si vous ne voulez pas en donner à quelqu’un de sec, vous en
donnerez du moins à quelqu’un de mouillé.
Et d’un pas délibéré, franchissant le bord du ponton, il tomba à
l’eau.
Quelqu’un piqua une gaffe dans ses habits et l’en retira.
— Maintenant, dit-il d’un ton triomphant, de par les règlements de
la Société royale de Sauvetage, vous devez me donner un grog au
whisky bien chaud. Quant à ce petit gars, épargnez-lui la tentation.
C’est mon neveu, et un brave gamin au fond. Mais je ne comprends
pas du tout pourquoi il s’en va sur mer faire son petit Thackeray. Ah !
vanité de la jeunesse ! MacPhee me l’avait dit, que tu étais
orgueilleux comme un paon. Je me le rappelle à présent.
— Tâchez donc de lui donner quelque chose à boire et de
l’emballer pour la nuit. Je ne sais pas qui c’est, dis-je en désespoir
de cause.
On obéit à ma suggestion. Et quand je vis l’individu occupé à
boire j’en profitai pour filer, et m’aperçus alors que j’étais proche d’un

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Nanophotocatalysis and Environmental Applications

Vijay B. Pawade and Sanjay J. Dhoble

© 2019 by Taylor & Francis Group, LLC

No claim to original U.S. Government works

Printed on acid-free paper

International Standard Book Number-13: 978-1-138-59817-1 (Hardback)

Library of Congress Cataloging‑in‑Publication Data

Visit the Taylor & Francis Web site at

and the CRC Press Web site at

Part I Fundamentals of Atoms and Semiconductors

1 Short Review of Atomic and Semiconductor Theory..............................3

1.4.2.1 Construction and Operation..................................30

Part II Phosphors—An Overview

2 Introduction to Phosphors, Rare Earths, Properties and

3 Synthesis and Characterization of Phosphors....................................... 105

3.1.3.1 Advantages of Combustion Method.................. 108

Part III Roles of Phosphors

4 Phosphors for Light-Emitting Diodes..................................................... 129

4.5.1.1 Phosphor with Good CRI..................................... 146

5 Phosphors for Photovoltaic Technology................................................. 155

Part IV Efficient and Eco-Friendly Technology

6 Photovoltaic Cell Response and Other Solar Cell Materials............. 187

7 Phosphors for Environmentally Friendly Technology........................ 207

7.1.1.3 Geothermal Energy............................................... 211

Dr. Vijay B. Pawade is an assistant professor in the Applied Physics

Dr. Sanjay J. Dhoble is a professor in the Department of Physics, R.T.M.

1.1.1 Short Overview of Atomic Model and Theory

1. An element is made up of extremely small particles called atoms.

some of the rays were deflected. Therefore, to give an interpretation of the

1. An electron moves around the nucleus in a circular orbit.

Some key points based on this model are:

1. On the basis of Einstein’s theory of photoelectric effect, Bohr’s model

According to Bohr’s quantization condition, the angular momentum of an

By substituting de Broglie’s wavelength, λ = h/p, which reproduces Bohr’s

principle without giving an interpretation of the wave, in the absence of the

1.1.1.4 Sommerfeld’s Atomic Model

n / k = Ratio of major to minor axis length

At increasing values of k, the path of the electron becomes more eccentric

1. According to the Bohr model, the electron moves in an elliptical path

The main drawbacks of Sommerfeld’s model are as follows:

1.1.1.5 Free Electron Model

with Fermi–Dirac quantum statistics that is called the Drude–Sommerfeld

1. The resistivity of a semiconductor is decreased by varying the tem-

of view. Table 1.1 shows the electrical properties of some existing

1.2.1.1.7 Thermal Energy Conversion

electrical and thermal conductivity of the material, and it is also related to

Infrared Visible Ultraviolet

« — Maintenant, que je dis en m’asseyant sur sa patte de

— Il y a encore une autre partie, dit Mulvaney. Ortheris en était,

1.1.1 Short Overview of Atomic Model and Theory

1.1.1.4 Sommerfeld’s Atomic Model

1.1.1.5 Free Electron Model

1.2.1.1.7 Thermal Energy Conversion